2019届高三物理（人教版）第一轮复习 第五章 第2节

课件制作讲授 邵阳市二中谭伟卿 2019届高三物理第一轮复习 第五章机械能 动能定理及其应用 第2节 1 动能 能是标量 是状态量 能的单位与功的单位相同 焦耳 功是过程量 物体由于运动而具有的能量叫做动能 一 能量 公式中的速度一般指相对于地面的速度 动能与动量的比较 动量P mv 2 势能 又叫位能 重力势能 物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能 1 重力势能大小计算式 EP mgh 2 重力势能的相对性和重力势能变化的绝对性 重力势能的大小取决于参考平面的选择 重力势能的变化与参考平面的选择无关 弹性势能 发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能 3 机械能 物体的动能和势能 包括重力势能和弹性势能 统称为机械能 二 功和能的关系 1 做功的过程就是能量的转化的过程 功是能量的转化的量度 2 功与各种不同形式能的具体关系 功与动能的关系 动能定理 功与势能的关系 势能定理 功与机械能的关系 1 重力做功与重力势能变化的关系 2 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 3 除重力和弹簧弹力外 其他所有力做功的代数和等于物体机械能的变化量 三 动能定理 1 动能定理的推导 合外力所做的功等于物体动能的变化 1 公式中的v1 v2是初 末状态的瞬时速度 速度必须是相对于同一个参考系的 一般以地面或相对地面静止的物体为参考系 W合表示各个力做功的代数和 即合外力所做的功 W合 W1 W2 W3 2 动能定理的内容 3 对动能定理的理解 3 可以证明 当外力是变力 物体做曲线运动时 动能定理也是成立的 这时公式中的W为变力所做的功 正因为动能定理适用于变力 所以它得到了广泛的应用 经常用来解决有关的力学问题 2 合外力对物体做正功时有 Ek 0 表示动能增加 合外力对物体做负功时有 Ek 0 表示动能减小 4 跟过程的细节无关 5 动能定理叙述中所说的 外力 既可以是重力 弹力 摩擦力 也可以是电场力 磁场力或其他力 4 动能定理中的关系 1 数量关系 即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系 可以通过计算物体动能的变化 求合力做的功 进而求得某一力做的功 2 单位相同 国际单位都是焦耳 3 因果关系 3 因果关系 合外力做功是物体动能变化的原因 定理反应了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系 不可理解为功转变成了物体的动能 四 动能定理的优越性和局限性 1 优越性 应用动能定理只考虑初 末状态 没有守恒条件的限制 所以 凡涉及力及位移 而不涉及力作用的时间的动力学问题都可优先用动能定理解决 2 局限性 只能求出速度的大小 不能确定速度的方向 也不能直接计算时间 3 动能定理与牛顿运动定律 与机械能守恒定律的关系 1 动能定理是由牛顿运动定律推导来的 2 机械能守恒定律可理解为动能定理的特例 也就是说机械能守恒定律能解决的问题一般用动能定理也可以解决 五 解题步骤 选取研究对象 明确它的运动过程 分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况 受哪些力 每个力是否做功 做正功还是做负功 做多少功 然后求各个力做功的代数和 明确物体在过程的始未状态的动能EK1和EK2 根据动能定理列出方程 WF EK2 EK1 及其他必要辅助方程 进行求解 例1 质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率v1起跳 落水时的速率为v2 运动中遇有空气阻力 那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少 设空气阻力做的功为Wf 则 例2 钢球从H高处向下落 最后陷入泥中 如果空气阻力可忽略不计 陷入泥中的阻力为重力的n倍 求 钢珠陷入泥中的深度h 练习 一粒子弹以700m s的速度射入一块木块 射穿后的速度降为500m s 则这粒子弹能再穿过多少块同样的木块 设木块固定 子弹受到阻力恒定 例3 某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图 皮带在电动机的带动下保持v 1m s的恒定速度向右运动 现将一质量为m 2kg的邮件轻放在皮带上 邮件和皮带间的动摩擦因数 0 5 设皮带足够长 取g 10m s2 在邮件与皮带发生相对滑动的过程中 求 1 邮件滑动的时间t 2 邮件对地的位移大小x 3 邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W 答案 1 0 2s 2 0 1m 3 2J 例4 如图所示 用一块长L1 1 0m的木板在墙和桌面间架设斜面 桌面高H 0 8m 长L2 1 5m 斜面与水平桌面的倾角可在0 60 间调节后固定 将质量m 0 2kg的小物块从斜面顶端静止释放 物块与斜面间的动摩擦因数 1 0 05 物块与桌面间的动摩擦因数 2 忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失 重力加速度取g 10m s2 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 1 求角增大到多少时 物块能从斜面开始下滑 用正切值表示 2 当增大到37 时 物块恰能停在桌面边缘 求物块与桌面间的动摩擦因数 2 已知sin37 0 6 cos37 0 8 3 继续增大角 发现 53 时物块落地点与墙面的距离最大 求此最大距离 2 3 来源 Zxxk Com 答案 1 例5 斜面倾角为 长为L AB段光滑 BC段粗糙 AB L 3 质量为m的木块从斜面顶端无初速下滑 到达C端时速度刚好为零 求物体和BC段间的动摩擦因数 例6 如图所示 A B是位于水平桌面上的两质量相等的木块 离墙壁的距离分别为l1和l2 与桌面之间的滑动摩擦系数分别为 A和 B 今给A以某一初速度 使之从桌面的右端向左运动 假定A B之间 B与墙间的碰撞时间都很短 且碰撞中总动能无损失 若要使木块A最后不从桌面上掉下来 则A的初速度最大不能超过多少 例7 如图所示 在光滑的水平面上有一平板小车M正以速度v向右运动 现将一质量为m的木块无初速度地放在小车前端 由于木块和小车之间的摩擦力的作用 小车的速度将发生变化 为使小车保持原来的运动速度不变 必须及时对小车施加一向右的水平恒力F 当F作用一段时间两者速度不再变化后把它撤开 木块和小车间的动摩擦因数为 求在上述过程中 水平恒力F对小车做多少功 W mv2 例8 如图所示 AB与CD为两个对称斜面 其上部都足够长 下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切 圆弧圆心角为1200 半径R 2 0m 一个物体在离弧底E高度为h 3 0m处 以初速度V0 4m s沿斜面运动 若物体与两斜面的动摩擦因数均为 0 02 则物体在两斜面上 不包括圆弧部分 一共能走多少路程 g 10m s2 s 280m 例9 在游乐节目中 选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上 小明和小阳观看后对此进行了讨论 如图所示 他们将选手简化为质量m 60kg的质点 选手抓住绳由静止开始摆动 此时绳与竖直方向夹角 53 绳的悬挂点O距水面的高度为H 3m 不考虑空气阻力和绳的质量 浮台露出水面的高度不计 水足够深 取重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 1 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F 2 若绳长l 2m 选手摆到最高点时松手落入水中 设水对选手的平均浮力f1 800N 平均阻力f2 700N 求选手落入水中的深度d 3 若选手摆到最低点时松手 小明认为绳越长 在浮台上的落点距岸边越远 小阳认为绳越短 落点距岸边越远 请通过推算说明你的观点 1 F 1080N 2 d 1 2m 练习